Les gradients de concentration de peptides ou de protéines, ou leur relargage localisé, jouent un rôle primordial dans les voies de communication inter-cellulaire. L'activation locale de cellules est étudiée in vitro à l'aide de sources artificielles contraignantes ou invasives de protéines (pipettes, dispositifs microfluidiques). Des méthodes plus douces et moins invasives sont très demandées. À cet effet, nous avons développé deux types de capsules capables de libérer des macromolécules sous l'effet d'une stimulation extérieure. Le premier système emploie des liposomes additionnés d'un amphiphile à azobenzène, tensioactif ou polyélectrolyte, capable de générer des pores à travers la membrane sous l'effet de la lumière. Les temps de dissolution des assemblages lipides/tensioactifs et les cinétiques de relargage (perméabilité) sous irradiation lumineuse ont été étudiées par diffusion dynamique de la lumière et fluorescence. Le second système repose sur des capsules à cœur aqueux et à coque polymère, formées par polyaddition interfaciale. Nous avons montré que l'inclusion de chaînes thermosensibles dans la membrane (polyNIPAM, par ex.) rendait la stabilité de la capsule dépendante de la température. Nous avons démontré sur des capsules millimétriques, chargées avec du dextrane ou des protéines, que cela permettait le contrôle du relargage. L'utilisation de polymère à UCST en milieu aqueux nous a permis d'obtenir les premières capsules thermosensibles capables de libérer leur contenu par élévation de la température au dessus d'une valeur critique. Cela ouvre une voie prometteuse au développement d'un système biocompatible de libération de protéines. / Concentration gradients and local delivery of peptides or proteins play a crucial role in intercellular communication. In vitro, the effects of local activation of cells are studied with constrained or invasive artificial protein sources (pipettes, microfluidics). Milder and remotely-triggered techniques for the release of encapsulated biomolecules are highly in demand. To this aim we developed two classes of capsules able to release macromolecules upon an external stimulation. The first system is based on liposomes sensitized with azobenzene-containing amphiphiles (surfactants or polyelectrolytes) that can open pores in the membrane upon exposure to light. The dissolution time of lipids/surfactants assemblies and rate of release (permeability) under light irradiation has been assessed by dynamic light scattering and fluorescence measurements. The second system is a model of capsules with an aqueous core and a polymer shell, formed by interfacial polyaddition. We showed that inclusion of temperature-responsive chains in the membrane, e.g. polyNIPAM, confers temperature-dependant stability to the capsules; we demonstrated with millimeter-sized capsules loaded with dextran or proteins that this can be used to trigger the release. Using chains with UCST in water, we obtained the first temperature-sensitive capsules able to release their content upon increasing the temperature above a threshold. This represents a promising route to the biocompatible delivery of proteins.

L'objectif de ce travail était le développement des nanocomposites d’EVOH/zeolites à base de charges telles que les zéolites pour l’encapsulation des cellules solaires organiques, et l’étude de leur comportement photochimique. Ce travail a porté sur l’étude du mécanisme de photooxydation des copolymères d’EVOH puis sur l'impact des zéolites sur ce mécanisme. Les propriétés fonctionnelles des nanocomposites d’EVOH/zéolites ont été étudiées en prenant en compte le taux de charge et la taille des particules. Les propriétés des copolymères d’EVOH et des nanocomposites d’EVOH/zéolites comme la transparence optique, la morphologie de surface, les propriétés mécaniques et thermiques, et les propriétés d'absorption de l'eau ont été étudiées. Sur la base des résultats obtenus, les meilleurs candidats pour l'encapsulation des cellules solaires organiques ont été proposés. Le mécanisme de photooxydation des copolymères a été proposé, la photostabilité des matériaux et l'impact des zéolites sur le comportement photochimique du polymère ont été étudiés. Le test électrique de calcium et le suivi des performances des cellules solaires organiques encapsulées ont été effectués afin d'évaluer l’efficacité des matériaux étudiés comme candidats potentiels pour une encapsulation efficace et stable des cellules solaires. / The goal of this work was to develop EVOH/zeolite nanocomposites based on inorganic fillers such as zeolites for potential encapsulation of OSCs and to investigate their photochemical behaviour. The research was focused on the photooxidation mechanism of pristine EVOH copolymers and on the impact of the filler addition on this mechanism. EVOH/zeolite nanocomposites functional properties were characterised taking into account different particle sizes and filler contents. Properties of EVOH copolymers and EVOH/zeolites nanocomposites such as optical transparency, surface morphology, mechanical and thermal properties, and water uptake properties were investigated. On the basis of obtained results, the best candidate(s) for encapsulation of organic solar cells has been proposed. The chemical degradation mechanism of pristine polymers has been proposed, the materials photostability and the impact of the zeolite particles on the photochemical behaviour of the polymer have been studied. Electrical calcium test and performance of encapsulated OSCs were carried out in order to evaluate the ability of the studied materials to be used as potential candidates for efficient and stable encapsulation coatings for OSCs applications.

Le relargage contrôlé est un enjeu industriel auquel l'encapsulation peut répondre. Une méthode prometteuse pour fabriquer des micro-capsules consiste à déposer couche après couche des polymères à la surface de goutte d'huiles ou de bulles d'air. Cette thèse a pour objet ces assemblages en multicouches de polymères aux interfaces liquides. A partir d'expériences menées sur des interfaces modèles entre deux fluides non miscibles et leur modélisation, nous avons étudié l'effet des interactions à l'échelle des chaînes de polymère sur les propriétés rhéologiques de l'interface. Dans un premier temps nous avons utilisé la géométrie modèle qu'est la goutte pendante pour étudier indépendamment les différents phénomènes impliqués dans l'assemblage des multicouches et dans leur déformation. Nous avons revisité différents modèles classique pour décrire l'adsorption de nos polymères à l'interface, puis nous avons mesuré les modules interfaciaux de différents systèmes de polymères. Pour cela, à l'aide de mesures complémentaires, nous avons établi un cadre pour les mesures de modules élastiques en goutte pendante. Dans un second temps, nous avons utilisé la microfluidique pour fabriquer différents types de micro-capsules et pour mesurer leurs propriétés mécaniques. Celles-ci résultent des différents phénomènes étudiés dans la première partie de cette thèse. Nous avons établi un modèle et effectué des simulations numériques qui nous permettent d'extraire les principales propriétés interfaciales de nos capsules à partir de la mesure de leur déformation dans les canaux microfluidiques. / In order to improve control over the delivery of chemicals, industries seek a way to encapsulate them. A promising method to produce artificial micro-capsules consists in assembling several layers of polymer at the interface of an oil droplet or an air bubble. This thesis focuses on these multilayer assemblies of polymers at liquid interfaces. Through experimental observations on model interfaces and modeling, we studied the effect of the molecular interactions of polymer chains at an interface between two immiscible fluids on the rheological behaviour of this interface. In a first part, we used the model macroscopic geometry of the pendant drop to study independently the different phenomena taking place during the assembly and the deformation of the multilayers. We revisited classical models to describe the adsorption dynamics of our polymers, and we measured the interfacial dilational modulus of various systems. To this aim, by performing independent measurements, we delimited the range of validity of the pendant-drop apparatus. In the second part, we used microfluidics to create micro-capsules of different kinds and to probe their mechanical properties resulting from all the phenomena studied in the first part. We developed a model and we performed numerical simulations to extract the main interfacial properties of our capsules from the measurement of their deformation in the channels.

Le psoriasis est une maladie de peau auto-immune et chronique. Le rhumatisme psoriasique est une de ses principales complications qui est très invalidante pour les patients. Cette pathologie reste encore incurable à ce jour. L'usage des médicaments disponibles actuellement dans le psoriasis est limité par leurs effets secondaires dépendant de la dose et de la durée d'utilisation. Le but de ce travail était de développer des nanovecteurs médicamenteux à base de lipides pour un usage topique, en particulier ciblant l'épiderme viable qui est le site principal de la physiopathologie du psoriasis, mais aussi le derme et au-delà pour atteindre les articulations endommagées. Grâce à une nouvelle technique que nous avons développé et optimisé, le double déplacement de solvants, basée sur une organisation des phospholipides en deux temps, nous avons préparé des vésicules lipidiques encapsulant du diclofénac d'une part et de la ciclosporine A 'autre part. Ensuite, nous avons évalué leur aptitude à traverser la peau et cibler les régions d'intérêt. Après une étude systématique permettant d'optimiser les paramètres de préparation, les vésicules lipidiques encapsulant le diclofénac et la cyclosporine A ont montré une efficacité d'encapsulation (EE%) comprise entre 50% et 90% respectivement, selon la concentration en phospholipides. Après réalisation des études in vitro sur peau de cochon, nous avons observé que la formulation contenant une concentration basse en phospholipides (8,5 mg / mL) permettait d'encapsuler plus de 80% du diclofénac et de cibler le derme et au-delà. La formulation de vésicules lipidiques chargées de cyclosporine A qui encapsule la quantité la plus élevée (environ 80%) était également celle contenant la concentration basse de phospholipides. Contrairement au diclofénac, cette formulation n'était pas la meilleure pour cibler une couche profonde de la peau comme l'épiderme viable, alors que c'était le cas pour la formulation avec une concentration élevée de phospholipides (15 mg / mL), bien que l'EE% était d'environ 55%. Le double déplacement de solvant est une technique très prometteuse de préparation de vésicules lipidiques, capable de produire une population monodisperse d'échelle nanométrique. Cette méthode n'est que légèrement impactée lors d'une transposition d'échelle et serait donc facile à mettre en oeuvre à l'échelle industrielle. Cette méthode a été conçue dès le début pour utiliser des solvants favorisant la pénétration cutanée mais l'étendue de ces applications reste à explorer / Psoriasis is an auto-immune and chronic skin disease. Psoriatic arthritis is the main complication which is very disabling for patients. This pathology still remains incurable to date. The currently psoriasis indicated medicines use is limited by their side effects which are dose and use duration dependent. The aim of this work was to develop lipid based nanocarriers for skin targeting, especially the viable epidermis which is the main site of psoriasis physiopathology but also the dermis and beyond in order to reach the damaged articulations. Thanks to a new technique we developed and optimized called the double solvent displacement, based on a two-step phospholipid organization, we prepared diclofenac and cyclosporine A loaded lipid vesicles. Then, we evaluated their potential to cross the skin and target the skin layers of interest. After a systematic study to optimize preparation parameters, diclofenac and cyclosporine A loaded lipid vesicles displayed an encapsulation efficiency (EE %) between 50% and 90% respectively, according to the phospholipid concentration. After in vitro skin studies, we observed that the formulation containing the lower phospholipid concentration (8.5 mg/mL) allowed to encapsulate more than 80% of diclofenac and also to target the dermis and beyond. The formulation of cyclosporine A loaded lipid vesicles which encapsulates the higher amount (around 80%) is also the one containing the lower phospholipid concentration. Unlike to diclofenac, this formulation was not the better to target the viable epidermis whereas the formulation with the higher phospholipid concentration (15 mg/mL) was even though the EE% was of around 55%. The double solvent displacement is a very promising technique of lipid vesicle preparation, capable to produce monodisperse population of nanoscale carriers. This method is hardly impacted during scale-up and would be easy to implement at an industrial scale. This method was designed from the beginning to use skin penetration enhancer solvents but the scope of its applications still remains to be explored

Ce travail de thèse constitue une nouvelle approche de l’étude du comportement des bactéries immobilisées dans des matrices inorganiques centrée sur l’influence d’un champ magnétique sur le comportement cellulaire. Des nouveaux gels incorporant des nanoparticules de magnétite ont été élaborés par voie sol-gel dans des conditions cytocompatibles et caractérisés par diffraction des rayons X, sorption d’azote, microscopie électronique en transmission (MET) et mesures magnétiques. Après une étude de viabilité des bactéries modèles Escherichia coli immobilisées, le procédé d’encapsulation a été étendu aux bactéries magnétotactiques Magnetospirillum magneticum. L’effet d’un champ magnétique statique sur ces deux types de microorganismes a été étudié. Enfin, les processus de biominéralisation intracellulaire chez les bactéries magnétotactiques ont été suivis en présence et en absence d’un champ magnétique statique sur des cellules immobilisées et en suspension. Cette approche nous a permis de comprendre les phénomènes liés à l’encapsulation et à l’exposition à un environnement magnétique extérieur. Des effets originaux du champ magnétique continu sur la cinétique de production des magnétosomes et sur la dynamique collective des chaînes de magnétosomes à l’intérieur des cellules encapsulées ont pu être mis en évidence. / This work constitutes a new approach to the study of the behavior of immobilized bacteria in inorganic matrices focusing on the influence of a magnetic field on cell behavior. Novel gels incorporating magnetite nanoparticles were prepared by the sol-gel process in cytocompatible conditions and were characterized by X-ray diffraction, nitrogen sorption, transmission electron microscopy (TEM) and magnetic measurements. After studying the viability of immobilized model bacteria Escherichia coli, the encapsulation process was extended to magnetotactic bacteria Magnetospirillum magneticum. The effect of a static magnetic field on these two types of microorganisms was studied.Finally, the process of intracellular biomineralization in magnetotactic bacteria was followed in the presence and absence of a static magnetic field on the immobilized cells and suspension. This approach allowed us to understand the phenomena related to encapsulation and exposure to an external magnetic environment. New effects of the continuous magnetic field on the kinetics of magnetosome production and on the collective dynamic of magnetosome chains within the encapsulated cells are described.

Dans cette thèse expérimentale, on s'intéresse aux collisions de gouttes mettant en jeu des interfaces asymétriques, soit deux gouttes constituées de liquide différent ou des gouttes de taille différente et recouvertes (ou non) d'une couche de particules hydrophobes. Dans une première partie, on étudie les collisions de gouttes de liquide immiscible. L´asymétrie de tels systèmes repose alors sur le contraste des propriétés des deux liquides : la tension de surface, la viscosité et la densité. Le résultat de ces collisions est une encapsulation totale d'un liquide par un autre ou une encapsulation suivie d'une fragmentation. On s´attache à décrire les régimes observés et à établir des lois permettant de prédire les limites de fragmentation de l'objet obtenu. La seconde partie est consacrée aux interfaces couvertes de particules hydrophobes. Pour ces systèmes, l'asymétrie réside à la fois dans la présence des particules sur une interface et pas sur l'autre et dans le contraste de taille entre les objets étudiés. Ainsi, on considère l'impact entre une petite goutte (recouverte ou non de particules) et une très grosse goutte (recouverte ou non de particules). On caractérise tout d'abord les propriétés mécaniques de ces interfaces via la propagation d'ondes de surface, notamment en terme de tension de surface effective et de module de courbure. Puis, on sonde, dans différentes situations d´impact, la robustesse de ces objets afin d'évaluer la capacité de ces couches particulaires à prévenir la coalescence / In this experimental thesis, we are interested in droplets collisions involving asymmetric interfaces. We consider either two droplets made of different liquids or droplets of different sizes, coated (or not) by a monolayer of hydrophobic particles.In a first part, collisions of droplets made of immiscible liquids are studied. The asymmetry of such systems relies on the contrast of the two liquids properties : surface tension, viscosity and density. The outcome of those collisions is a full encapsulation of one liquid by the other one which can be followed by a fragmentation. We pay attention to describe the observed regimes and to establish a scaling law to predict the fragmentation limits of the resulting object. The second part is dedicated to interfaces covered by hydrophobic particles. For those systems, the asymmetry is due to both the interaction of a covered interface with a non covered one and to the size contrast between the objects studied. Studying the propagation of capillary waves, we first characterize the mechanical properties of such interfaces : effective surface tension and modulus of curvature. Further on, we probe, using different impacts configurations, the robustness of those covered objects with the aim of estimating the ability of the particles monolayer to prevent coalescence

Orientadores: Rosiane Lopes da Cunha, Fabiana Perrechil Bonsanto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-27T07:04:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_Andresa_M.pdf: 2606689 bytes, checksum: d42f6cece06eb1f758731050fdc49b30 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Os polifenóis possuem alta capacidade antioxidante, sendo o seu uso associado à prevenção e a redução de doenças, estabilização de alimentos e antienvelhecimento. No entanto, estes compostos são instáveis na presença de luz, calor e em determinadas condições de pH, apresentam sabor amargo e adstringente, baixa biodisponibilidade e solubilidade em água, o que pode limitar sua utilização em alimentos. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo estudar a encapsulação do ácido gálico (AG) pelo método de emulsificação. As emulsões foram formuladas utilizando-se óleo de soja como fase oleosa, monolaurato de polioxietileno de sorbitana (Tween 20) e polirricinoleato de poliglicerol (PGPR) como surfactantes e ácido gálico como bioativo de interesse. Foram estudadas emulsões do tipo óleo em água (O/A) e água em óleo (A/O) com razão de fases de 25:75 (móleo+Tween20:msoluçãodeácidogálico) e 75:25 (msoluçãodeácidogálico:móleo+PGPR), respectivamente. A concentração de surfactante (1, 2 e 4% m/m) e ácido gálico (0 ou 0,5% m/m) foi variado, de forma a identificar o sistema mais estável e que conferisse maior proteção ao ativo. O AG foi solúvel em água a 25 ºC nas concentrações de 0,1 - 1,3% (m/m). O aumento da concentração de AG (0 - 1,3% m/m) não exerceu efeito na tensão interfacial inicial (22 mN/m) e de equilíbrio (13 - 14 mN/m) dos sistemas óleo de soja/solução de AG, porém na presença dos surfactantes Tween 20 ou PGPR esta propriedade diminuiu para valores menores que 10 mN/m. As emulsões A/O apresentaram distribuição de tamanho de gota bimodal, comportamento pseudoplástico e a presença de AG resultou em menor separação de fases e diâmetro médio da fase dispersa na emulsão. As emulsões O/A apresentaram estabilidade cinética, distribuição monomodal e comportamento de fluido Newtoniano, sendo que a presença de AG também reduziu o diâmetro médio das gotas nas emulsões. O processo de emulsificação se apresentou como um método eficiente de encapsulação, protegendo o ativo da oxidação. A emulsão O/A apresentou maior teor de fenólicos totais e capacidade antioxidante quando comparada à emulsão A/O. Porém, ambas as emulsões apresentaram altas eficiências de encapsulação do bioativo (? 86,75%), podendo ser utilizadas como ingredientes em processos para fabricação de produtos de diversas naturezas, devido às diferentes propriedades físicas das emulsões O/A e A/O / Abstract: Polyphenols have high antioxidant capacity, and its use is associated with the prevention and reduction of diseases, stabilization of food and anti-aging. However, these compounds are unstable in presence of light, heat and some pH conditions, exhibit bitter and astringent taste, low bioavailability and solubility in water, which could limit its use in food systems. In this context, this work is aimed to study the encapsulation of gallic acid (GA) by emulsification method. Emulsions were formulated using soybean oil as oil phase, polyoxyethylene sorbitan (Tween 20) and polyglycerol polyricinoleate (PGPR) as surfactants and gallic acid as bioactive. The systems evaluated were oil-in-water (O/W) and water-in-oil (W/O) emulsions with 25:75 (woil+Tween20:wgallicacidsolution) and 75:25 (wgallicacidsolution:woil+PGPR) ratio, respectively. The surfactant concentration (1, 2 and gallicacidsolution oil+ PGPR 4% w/w) and gallic acid (0 or 0.5% w/w), was evaluated in order to identify the more stable system and greater protection to the bioactive. GA was soluble in water at 25 °C for concentration ranging from 0.1 up to 1.3% (w/w). The GA concentration increase (0 - 1.3% w/w) had no effect on the initial interfacial tension (22 mN/m) and equilibrium (13- 14 mN/m) in GA solution/soybean oil systems, however, in presence of Tween 20 or PGPR this property decreased to less than 10 mN/m. The W/O emulsions showed bimodal droplet size distribution, pseudoplastic behavior and the presence of GA decreased the phase separation and the average diameter of the emulsion dispersed phase. The O/W emulsions exhibited kinetic stability, monomodal droplet size distribution, Newtonian fluid behavior, and the presence of AG also reduced the average diameter of the droplets in emulsions. Results showed that the emulsification process was an efficient encapsulation method, protecting the bioactive against oxidation. The O/W emulsion showed content higher of totals phenolic and antioxidant capacity in comparison to the W/O emulsion. However, both emulsions exhibited high efficiencies of encapsulation of bioactive (? 86.75%) and can be used as ingredients in different products, due to the different physical properties of the O/W and W/O emulsions / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

Le sol constitue le milieu naturel contenant la plus grande diversité de micro-organismes (typiquement 109 cellules de 104 espèces différentes par gramme de terre). Pourtant il n’est possible d’obtenir la croissance que d’une fraction en laboratoire (moins de 5 %). Réaliser des cultures de cette diversité, inaccessible pour le moment, aurait des applications considérables en agriculture (création d’engrais ou pesticide biologique et respectueux de l’environnement) et en pharmacologie (découverte d’antibiotiques ou anticancéreux). Ce travail de thèse est principalement axé sur l’étude de la croissance de micro-organismes difficiles à cultiver issus d’échantillons naturels tels que les sols. Des gouttes de tailles micrométriques, créées par microfluidique digitale, sont utilisés comme microréacteurs afin d’obtenir la croissance en laboratoire des espèces microbiennes encapsulées à l’intérieur. Une première étape consiste à obtenir une solution ne contenant que les microbes provenant de notre échantillon naturel de sol pour pouvoir réaliser l’encapsulation sans matières minérales et obtenir une diversité la plus proche possible de celle du sol. Une deuxième étape consiste à encapsuler les cellules contenues dans notre solution en faisant varier certaines conditions comme : la concentration initiale de microbes, le milieu de culture ou le temps d’incubation. Par l’observation des gouttes après croissance et séquençage des gènes ARNr 16S des cellules contenues à l’intérieur nous démontrons qu’il est possible d’obtenir la croissance de jusqu’à 40 % des espèces. Cette méthode microfluidique ouvre la voie du criblage à haut débit des interactions entre une espèce donnée (pathogène humain ou de plante, phage/virus) avec le microbiote qu’il est susceptible de contaminer (flore intestinal, sols, mers …) et ainsi déterminer quantitativement la réaction du milieu étudié, en plus de son utilisation pour la croissance d’espèces difficilement cultivables en laboratoire. / Soil is the natural medium containing the highest microbial diversity (109 cells from 104 different species per gram of soil). Yet we still can’t grow in laboratory more than 5 % of them. Having access to this diversity will lead to crucial applications for farming (production of organic fertilizers or environmentally friendly pesticides) and to pharmacology (discovery of new antibiotics or new anticancer molecules). This work focuses on the study of growth of non culturable micro-organisms from natural samples, like soil. This method uses microfluidics droplets as microreactors to obtain the growth of microbial species encapsulated inside. The first step is to achieve a solution with nothing but the microbes from our natural sample (no minerals) for a successful encapsulation and obtain diversity as close to the one found in the soil. The second step is to encapsulate the cells from this solution with different set of condition like : initial concentration, growth media and incubation time. By coupling observation of the droplets after growth and the rRNA 16S sequencing of their content we demonstrate that it is possible to obtain the growth of up to 40 % of the species. This microfluidic method, besides its use in growing unculturable species in laboratory, opens the way towards high-throughput screening of interactions between a given species (human or plant pathogens, phage/virus) and the microbiota it is likely to contaminate (gut flora, soil, sea …) and obtain the quantitative determination the reaction of microbiota.

Dans ce travail de thèse, nous avons formulé des émulsions de Pickering stables, biodégradables et biocompatibles stabilisées par des nanoparticules (NPs) de poly(acide lactique-co-glycolique) (PLGA). De telles émulsions sont une alternative, potentiellement moins toxique et irritante, aux émulsions conventionnelles stabilisées par des tensioactifs synthétiques. Dans un premier temps, une étude physico-chimique approfondie de ces systèmes a permis de clarifier leurs structures (macroscopique, microscopique et interfaciale) ainsi que leurs mécanismes et leurs cinétiques de stabilisation. Des études de la contribution du polymère stabilisant les NPs et des caractéristiques du polymère de PLGA utilisé sur les propriétés des émulsions ont également été réalisées. Cela a permis de mieux identifier les paramètres physico-chimiques clés nécessaires à une bonne stabilisation. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au potentiel pharmaceutique de ces émulsions pour une application topique. Des substances actives (SA), utilisées pour le traitement du psoriasis, ont été encapsulées avec succès dans les NPs (ciclosporine A et tacrolimus) et les gouttelettes de l’émulsion (calcitriol). Cette étude est un premier pas vers l’utilisation de ces émulsions pour la co-encapsulation de deux SA dans la même formulation : une première dans les NPs et une seconde dans les gouttelettes d’huile. La co-encapsulation devrait permettre d’améliorer l’observance du patient et pourrait conduire à un effet synergique entre les deux SA. / In this thesis work, we formulated stable, biodegradable and biocompatible Pickering emulsions stabilized with nanoparticles (NPs) of poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA). Such emulsions are an alternative, potentially less toxic and irritating, to conventional emulsions stabilized with surfactants. Firstly, a thorough physico-chemical study of these systems was conducted in order to clarify their structures (macroscopic, microscopic and interfacial) as well as their mechanisms and kinetics of stabilization. Studies of the contribution of the polymer stabilizing the NPs and of the characteristics of the PLGA polymer on the properties of the emulsions were also carried out. This enabled a better identification of the physico-chemical key parameters responsible for a good stabilization. Secondly, we focused on the pharmaceutical potential of these emulsions for a topical application. Pharmaceutical active ingredients (API), used for the treatment of psoriasis, were successfully encapsulated in the NPs (cyclosporine A and tacrolimus) and the emulsion droplets (calcitriol). This study is a first step towards the use of these emulsions for the co-encapsulation of two API: one in the NPs and a second in the oil droplets. The co-encapsulation should improve patient compliance and could lead to a synergistic effect between the two API.

L’objectif de cette thèse est d’encapsuler dans une matrice polyosidique des probiotiques sous forme de biofilm en utilisant comme modèle Lactobacillus paracasei ATCC334. La matrice d’encapsulation (billes) est obtenue par gélification ionique d’une pectine amidée et faiblement méthylée en présence d’ions calcium. Nous avons remarqué que le réseau de pectine dans ces billes d’un diamètre d’environ 500 µm permet la formation de microcolonies sphériques (biofilm-like) avec une taille de 25 µm de diamètre. Une augmentation de la concentration bactérienne de L. paracasei ATCC334 de 3 Log d’UFC après 24 h de croissance des bactéries immobilisées est observée pour atteindre au sein de ces billes une concentration supérieure à 10 Log d’UFC/g humide. Nous avons également noté une distribution homogène des microcolonies dans les billes et une organisation structurée des bactéries au sein des microcolonies. En effet, une adhésion des bactéries à la matrice pectine est observée ainsi que la présence de substances polymériques permettant de lier les bactéries les unes aux autres. Les résultats suggèrent donc des phénomènes d’interaction entre le réseau formé par la pectine et les bactéries dans les billes. Nous avons montré que L. paracasei ATCC334 formulée en biofilm dans ces billes de pectine présente une résistance accrue à un stress gastrique (pH 2) et au séchage par lyophilisation. La capacité d’adhésion des bactéries formulées à des cellules épithéliales est conservée et la pectine semble stimuler cette adhésion aux cellules de l’hôte. Des résultats in-vivo utilisant un modèle murin d’inflammation intestinale montrent que les biofilms de L. paracasei ATCC334 sont libérés au niveau intestinal où ils s’implantent notamment dans le côlon. Des microcolonies de tailles approchant les 20 µm sont retrouvées au niveau du côlon suggérant que les billes de pectine ont libéré les bactéries sous forme de biofilm. Par ailleurs, l’administration aux souris de la formulation à base de pectine avec des biofilms de probiotiques a entrainé chez les souris ayant reçu un traitement DSS (une molécule capable de déclencher une inflammation intestinale) : une perte de poids moindre, un état de santé général amélioré, une muqueuse colique moins altérée ainsi qu’une diminution de la réponse inflammatoire. / The aim of this thesis is to encapsulate biofilm probiotics in a polysaccharide matrix using Lactobacillus paracasei ATCC334 as a model. The encapsulation matrix (beads) is obtained by the ionotropic gelation of amidated low-methoxylated pectin with calcium ions. We noticed that the pectin network in these beads with a diameter of approximately 500 microns, allow the formation of spherical microcolonies (biofilm-like) with a diameter of 25 microns. An increase of 3 Log CFU in the bacterial concentration of L. paracasei ATCC334 is observed after 24 hours of growth of the immobilized bacteria, while the observed concentration in these beads reaches more than 10 Log of CFU/g wet. We also noticed that the microcolonies within the beads are homogeneously distributed and the bacteria within the microcolonies are well structured. Moreover, a bacterial adhesion to the pectin matrix is observed as well as the presence of polymeric substances that bind the bacteria to each other. Our results suggest that interaction phenomenon may take place between pectin network and bacteria within beads. We also showed that biofilms of L. paracasei ATCC334 formulated in these pectin beads exhibit increased resistance to the gastric stress (pH 2) and to the freeze-drying process. In addition, the adhesion capacity of the formulated bacteria to epithelial cells is conserved and pectin seems to stimulate this adhesion to host cells. In-vivo results using a murine model presenting intestinal inflammation showed that L. paracasei ATCC334 biofilms are released in the intestinal level and are specifically implanted in the colon. Moreover, microcolonies of sizes approaching 20 μm are found in the colon suggesting that the bacteria are released in their biofilm form. In addition, the administration of pectinate beads containing probiotic biofilms to mice which have received a DSS treatment (inducing intestinal inflammation) resulted in: less weight loss of mice, improved their overall health status, less injured colonic mucosa and a decrease in the inflammatory response.